JP4116508B2

JP4116508B2 - Communication device

Info

Publication number: JP4116508B2
Application number: JP2003305931A
Authority: JP
Inventors: 達也今泉; 英行関根
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: JP2005079747A

Description

本発明は、アンテナを内蔵した通信装置に関するものである。 The present invention relates to a communication device incorporating an antenna.

図２６に示す無線通信ユニット１０１は、チップアンテナ１０３と、アナログ回路部の一部を構成する第１グランド１０５と、第１グランド１０５と別体の第２グランド１０９と、を備えている。第１グランド１０５はその一辺上に接続点１０７を有し、この接続点１０７を介してチップインダクタ１１１により第２グランド１０９と接続されている。チップインダクタ１１１は、第１グランド１０５と第２グランド１０９とを電気的に接続するとともに、高周波的には高インピーダンスとなって両グランドを分断する働きを持っている。第１グランド１０５の総周囲長は、使用波長の１波長近傍に収まるように構成してあり、第１グランド１０５はほぼ正方形であるため接続点１０７がある一辺の長さは使用波長の１／４の長さとほぼ等しい長さになっている（文献１参照）。
特開２００１−１６８６２５号公報（段落００６６〜００７６、図５参照） A wireless communication unit 101 shown in FIG. 26 includes a chip antenna 103, a first ground 105 that forms part of an analog circuit unit, and a second ground 109 that is separate from the first ground 105. The first ground 105 has a connection point 107 on one side thereof, and is connected to the second ground 109 by the chip inductor 111 through the connection point 107. The chip inductor 111 electrically connects the first ground 105 and the second ground 109, and has a function of separating both the grounds with high impedance in terms of high frequency. The total perimeter of the first ground 105 is configured to be close to one wavelength of the used wavelength. Since the first ground 105 is substantially square, the length of one side where the connection point 107 is present is 1 / of the used wavelength. The length is substantially equal to the length of 4 (see Document 1).
JP 2001-168625 A (see paragraphs 0066 to 0076, FIG. 5)

しかし、上記文献に記載された手法では、両グランドの接続がチップインダクタを介して行われるため、使用周波数によっては大きめのインダクタが必要になる場合もあり、インダクタによる接地状態がアンテナの性能に影響を与える場合も起こり得る。そこで、本発明はアンテナにとって、より望ましい接地状態を提供することを目的とする。 However, in the method described in the above document, since both grounds are connected via a chip inductor, a larger inductor may be required depending on the operating frequency, and the grounding state due to the inductor affects the antenna performance. May also occur. Accordingly, an object of the present invention is to provide a more desirable grounding state for an antenna.

上記目的を達成するために検討したところ、おそらく接続点１０７のある位置が第１グランド１０５の一辺上においてオープン端にあるため、その点においてアンテナ電圧ｅが最大になる（又は、アンテナ電流ｉが最小になる）からではないか、との知見を得た。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。なお、何れかの請求項に係る発明を説明するに当たって行う用語の定義等は、その性質上可能な範囲において他の請求項に係る発明にも適用されるものとする。 In order to achieve the above object, the position of the connection point 107 is probably at the open end on one side of the first ground 105, so that the antenna voltage e is maximized at that point (or the antenna current i is I got the knowledge that it might be because it becomes the smallest. The present invention has been made based on this finding. It should be noted that the definitions of terms used to describe the invention according to any claim shall be applied to the invention according to other claims as long as possible in nature.

（請求項１記載の発明の特徴）
請求項１記載の発明に係る通信装置は、波長λの共振周波数に共振するように構成してある接地アンテナと、当該接地アンテナに接続された高周波回路と、当該高周波回路のグランドとして機能するとともに当該接地アンテナと対となってアンテナを構成する高周波グランドと、当該高周波回路および当該高周波グランドとは別に設けたデジタル回路およびデジタルグランドと、を備え、当該高周波グランドと当該デジタルグランドとは、当該高周波グランドが有する接続点を介して電気的に接続してあり、当該高周波グランドは、当該接地アンテナに隣接するショート端の辺と、当該ショート端の辺と対向するオープン端の辺とを含めた辺によって画成してあり、当該高周波グランドの接続点を、当該高周波グランドを画成する辺のうち、当該ショート端の辺および当該オープン端の辺を除いた何れかの辺上に配してある。アンテナ電圧ｅが最大になる（又は、アンテナ電流ｉが最小になる）位置以外の位置として、たとえば、上記した位置に接続点を配することができる。 (Characteristics of the invention of claim 1)
The communication device according to the invention described in claim 1 functions as a ground antenna configured to resonate at a resonance frequency of wavelength λ, a high-frequency circuit connected to the ground antenna, and a ground of the high-frequency circuit. A high-frequency ground that forms an antenna paired with the grounded antenna, and a digital circuit and a digital ground provided separately from the high-frequency circuit and the high-frequency ground, the high-frequency ground and the digital ground being the high-frequency ground The high-frequency ground is electrically connected through a connection point of the ground, and the high-frequency ground includes a short end side adjacent to the ground antenna and an open end side opposite to the short end side. And the connection point of the high-frequency ground is defined as the side that defines the high-frequency ground. They are arranged on either side except for the edges of the sides and the open end of the short end. As a position other than the position where the antenna voltage e becomes maximum (or where the antenna current i becomes minimum), for example, a connection point can be arranged at the above-described position.

（請求項２記載の発明の特徴）
請求項２記載の発明に係る通信装置は、請求項１の通信装置であって、当該接地アンテナの接地点から開放端までの前記高周波グランド長さを、λ／４の自然数倍の長さと等しく設定してあり、前記接続点を、当該接地点から当該開放端までの長さの中央から±λ／１６の長さと等しい長さの範囲内に配してある。アンテナ電圧ｅが最大になる（又は、アンテナ電流ｉが最小になる）位置以外の位置として、たとえば、上記した位置に接続点を配することができる。 (Characteristics of the invention described in claim 2)
A communication apparatus according to a second aspect of the present invention is the communication apparatus according to the first aspect, wherein the length of the high-frequency ground from the ground point to the open end of the ground antenna is a natural number multiple of λ / 4. The connection points are arranged within a range equal to the length of ± λ / 16 from the center of the length from the grounding point to the open end. As a position other than the position where the antenna voltage e becomes maximum (or where the antenna current i becomes minimum), for example, a connection point can be arranged at the above-described position.

本発明によれば、アンテナにとって、より望ましい接地状態を提供することができ、これにより、そのような通信装置の通信効率を向上させ快適な通信を実現させることができる。 According to the present invention, it is possible to provide a more desirable grounding state for the antenna, thereby improving the communication efficiency of such a communication device and realizing comfortable communication.

次に、各図を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図１は、通信装置の一例であるバーコードを読み取るための無線バーコードリーダーの概略斜視図である。図２は、図１に示す無線バーコードリーダーの平面図である。図３乃至７は、図２に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。図８は、図２に示す無線バーコードリーダーの第１変形例を示す平面図である。図９乃至１３は、図８に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。図１４は、本実施形態の第２変形例を示す平面図である。図１５乃至１７は、図１４に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。図１８は、本実施形態の第３変形例を示す平面図である。図１９乃至２１は、図１８に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。図２２は、本実施形態の第４変形例を示す平面図である。図２３は、図２２に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。図２４は、本実施形態の第５変形例を示す平面図である。図２５は、図２４に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。なお、図１及び２に示す無線通信ユニットは、図面が複雑になるのを避けるために、それが備える各種の電子部品を省略して表示してある。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view of a wireless barcode reader for reading a barcode, which is an example of a communication device. FIG. 2 is a plan view of the wireless barcode reader shown in FIG. 3 to 7 are tables showing the VSWR characteristics of the wireless communication unit shown in FIG. FIG. 8 is a plan view showing a first modification of the wireless barcode reader shown in FIG. 9 to 13 are charts showing the VSWR characteristics of the wireless communication unit shown in FIG. FIG. 14 is a plan view showing a second modification of the present embodiment. 15 to 17 are charts showing the VSWR characteristics of the wireless communication unit shown in FIG. FIG. 18 is a plan view showing a third modification of the present embodiment. 19 to 21 are tables showing the VSWR characteristics of the wireless communication unit shown in FIG. FIG. 22 is a plan view showing a fourth modification of the present embodiment. FIG. 23 is a chart showing the VSWR characteristics of the wireless communication unit shown in FIG. FIG. 24 is a plan view showing a fifth modification of the present embodiment. FIG. 25 is a chart showing the VSWR characteristics of the wireless communication unit shown in FIG. In the wireless communication unit shown in FIGS. 1 and 2, various electronic components included in the wireless communication unit are omitted in order to avoid the complexity of the drawings.

（通信装置の概略構造）
図１及び２に基づいて説明する。通信装置として機能する無線バーコードリーダー１は、各種の商品やＩＤカード等に表示されたバーコードを読み取り、その読み取ったデータを無線送信するためのリーダー（スキャナ）であって、箱状のリーダー本体３と、リーダー本体３内部に設けたバーコードから読み取ったデータを送信するための無線通信ユニット７と、データの読み取り等を行うための発光受光部や各種電子ユニット等（図示を省略）と、により概ね構成してある。 (Schematic structure of communication device)
This will be described with reference to FIGS. A wireless barcode reader 1 that functions as a communication device is a reader (scanner) that reads barcodes displayed on various products, ID cards, and the like and wirelessly transmits the read data. A main body 3, a wireless communication unit 7 for transmitting data read from a barcode provided in the reader main body 3, a light emitting / receiving unit and various electronic units (not shown) for reading data, etc. , Generally.

（無線通信ユニットの構造）
図１及び２に示すように、無線通信ユニット７は、高周波回路部９と、この高周波回路部９とは別体のデジタル回路部１１と、を備えている。高周波回路部９は、プリント基板上に載せたチップアンテナ１３とその上にパターン形成した高周波グランド（第１グランド）１５と、を備え、共振周波数ｆ（共振波長λ）に共振するように構成してある。共振周波数ｆは、たとえば、通信方式である「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ」に適用可能とするために２４００〜２４８３．５ＭＨｚ（以下、便宜のために「２．４ＧＨｚ帯」という）に設定してあるが、この周波数帯以外の周波数帯（たとえば、無線ＬＡＮ用に５ＧＨｚ帯）に設定することもできる。チップアンテナ１３は、小型化のために比較的有利であることから誘電体アンテナを採用したが、それ以外の形式のアンテナでも構わない。デジタル回路部１１は、プリント基板上にパターン形成したデジタルグランド（第２グランド）１７を備え、デジタルグランド１７は、図１及び２に示すように、四辺を有するほぼ矩形状に形成してあるが、矩形状以外の形状に形成することを妨げない。 (Structure of wireless communication unit)
As shown in FIGS. 1 and 2, the wireless communication unit 7 includes a high-frequency circuit unit 9 and a digital circuit unit 11 that is separate from the high-frequency circuit unit 9. The high-frequency circuit unit 9 includes a chip antenna 13 placed on a printed circuit board and a high-frequency ground (first ground) 15 patterned thereon, and is configured to resonate at a resonance frequency f (resonance wavelength λ). It is. The resonance frequency f is set to, for example, 2400 to 2483.5 MHz (hereinafter referred to as “2.4 GHz band” for convenience) in order to be applicable to the communication method “Bluetooth”. It is also possible to set a frequency band other than the band (for example, a 5 GHz band for wireless LAN). The chip antenna 13 is a dielectric antenna because it is relatively advantageous for downsizing, but other types of antennas may be used. The digital circuit unit 11 includes a digital ground (second ground) 17 patterned on a printed circuit board, and the digital ground 17 is formed in a substantially rectangular shape having four sides as shown in FIGS. It does not interfere with the formation of a shape other than a rectangular shape.

（チップアンテナの構造）
図２を参照しながら説明する。チップアンテナ１３は、いわゆる誘電体アンテナであって、セラミック等の誘電体に導電ペーストを塗布して構成した接地アンテナ１３ａと、インピーダンス整合用のショート線１３ｐと、を備えており、一般に逆Ｆ型アンテナとも称されるアンテナである。接地アンテナ１３ａは、給電端１３ｂと、開放端１３ｄと、給電端１３ｂと開放端１３ｄとの間の屈曲部１３ｃと、を有する逆Ｌ字状の素子である。ショート線１３ｐは、接地端１３ｑと屈曲部１３ｒを介して接地アンテナ１３ａに接続した接続端１３ｓと、を備える逆Ｌ字状の線状導体である。本実施形態では、ショート線１３ｐの接続端１３ｓを接地アンテナ１３ａの屈曲部１３ｃに接続してある、すなわち、接続端１３ｓと屈曲部１３ｃとを一致させてあるが、これを、給電端１３ｂにおけるインピーダンスを調整するために給電端１３ｂ方向又は開放端１３ｄ方向にずらすこともできる。また、給電端１３ｂと接地端１３ｑの位置を逆にして、図２に向かって左側に前者を右側に後者を配することも可能である。接地アンテナ１３ａやショート線１３ｐを、必要に応じてミアンダ状に構成したり、必要であるなら前者にスタブを付加したりするなど変更を加えることも可能である。さらに、逆Ｆ型アンテナに限らず、モノポールアンテナなどを採用してもよい。 (Chip antenna structure)
This will be described with reference to FIG. The chip antenna 13 is a so-called dielectric antenna, and includes a ground antenna 13a configured by applying a conductive paste to a dielectric material such as ceramic and a short line 13p for impedance matching, and is generally an inverted F type. An antenna also called an antenna. The ground antenna 13a is an inverted L-shaped element having a feeding end 13b, an open end 13d, and a bent portion 13c between the feeding end 13b and the open end 13d. The short line 13p is an inverted L-shaped linear conductor including a ground end 13q and a connection end 13s connected to the ground antenna 13a via a bent portion 13r. In this embodiment, the connection end 13s of the short wire 13p is connected to the bent portion 13c of the ground antenna 13a, that is, the connection end 13s and the bent portion 13c are made to coincide with each other. In order to adjust the impedance, it is possible to shift in the direction of the feed end 13b or the open end 13d. It is also possible to place the former on the left and the latter on the right as viewed in FIG. The ground antenna 13a and the short line 13p can be configured in a meander shape as necessary, or can be modified by adding a stub to the former if necessary. Furthermore, not only an inverted F-type antenna but also a monopole antenna may be employed.

（高周波グランド）
高周波グランド１５は、底辺１５ａ（他辺１５ｂと１５ｃとの間の辺）を備えた長方形に形成してあり、この底辺１５ａをデジタルグランド１７の一辺１７ａに隣接させてある。高周波グランド１５は、所望周波数で共振させるために、使用波長λの１／４の長さとほぼ等しくなるように設定してある。高周波グランド１５は、それが有する接続点１５ｐとデジタルグランド１７が有する接続点１７ｐとを介してデジタルグランド１７と電気的に接続してある（図２参照）。接続点１５ｐと接続点１７ｐとの間の接続は、たとえば銅箔のような導体箔２１により行っている。 (High frequency ground)
The high-frequency ground 15 is formed in a rectangle having a base 15 a (a side between the other sides 15 b and 15 c), and the base 15 a is adjacent to one side 17 a of the digital ground 17. The high-frequency ground 15 is set to be approximately equal to the length of ¼ of the operating wavelength λ in order to resonate at a desired frequency. The high-frequency ground 15 is electrically connected to the digital ground 17 via a connection point 15p included in the high-frequency ground 15 and a connection point 17p included in the digital ground 17 (see FIG. 2). The connection between the connection point 15p and the connection point 17p is made by a conductor foil 21 such as a copper foil.

次は、接続点１５ｐを設ける位置について説明する。接続点１５ｐは、ショート線１３ｐの接地端１３ｑを通り高周波グランド１５の底辺１５ａに下ろした垂線と底辺１５ａとの交点１５ｑと他辺１５ｃとの間のほぼ中央に設けてある。すなわち、高周波グランド１５の交点１５ｑと他辺１５ｃとの間の長さを使用波長λの１／４の長さとほぼ等しく設定してあるため、接続点１５ｐは他辺１５ｃからλ／８の長さと等しい長さだけ移動した位置よりさらに僅か他辺１５ｂよりの位置に配したことになる。このような位置に接続点１５ｐを配した第１の理由は、アンテナ電圧が最大になる位置、すなわち、図２に示す交点１５ｑがある位置に配するのではなく、それ以外の位置に配する点にある。アンテナ電圧が最大となる位置以外の位置に配することにより、電圧が最大となる位置に配する場合に比べ輻射効率を改善することができるからである。さらに、後述する実験によれば、同じく電圧最大位置を外した位置に配する場合であっても、交点１５ｑと他辺１５ｃとの間の中央領域に配した場合に最もよい結果を得ることができたからである。これが、上記位置に接続点１５ｐを配した第２の理由である。 Next, the position where the connection point 15p is provided will be described. The connection point 15p is provided at substantially the center between the intersection 15q of the perpendicular line passing through the grounding end 13q of the short line 13p and the bottom side 15a of the high-frequency ground 15 and the bottom side 15a and the other side 15c. That is, since the length between the intersection 15q of the high-frequency ground 15 and the other side 15c is set to be substantially equal to ¼ of the wavelength λ used, the connection point 15p has a length of λ / 8 from the other side 15c. That is, it is arranged at a position slightly closer to the other side 15b than the position moved by a length equal to that of the other side. The first reason why the connection point 15p is arranged at such a position is that the antenna voltage is maximized, that is, the intersection 15q shown in FIG. In the point. This is because the radiation efficiency can be improved by arranging the antenna voltage at a position other than the position where the antenna voltage is maximized as compared with the case where the antenna voltage is arranged at the maximum position. Furthermore, according to the experiment described later, even when the voltage is disposed at a position where the maximum voltage position is removed, the best result can be obtained when it is disposed in the central region between the intersection 15q and the other side 15c. Because it was made. This is the second reason why the connection point 15p is arranged at the above position.

（本実施形態の実験結果）
図２乃至７を参照しながら説明する。図３乃至７に示す図表は、図２に示す高周波グランド１５の接続点１５ｐを、＋（図の左方向）方向又は−（図の右方向）方向に移動させたときのＶＳＷＲ特性を表している。同じくＸは、高周波グランド１５を動かさずに接続点１５ｐだけを左右に移動させた距離を示す。「Ｘ＝０ｍｍ」は、接続点１５ｐが交点１５ｑと他辺１５ｃとの間の中央に位置することを示し、たとえば「Ｘ＝＋９ｍｍ」は、接続点１５ｐを図の＋方向（左方向）に中心から９ｍｍ移動させたことを示す。なお、図２に示す直線Ｌは、接続点１５ｐを通る底辺１５ａに対する垂線である。ここで、共振周波数ｆは２．４ＧＨｚ帯に設定し、したがって、交点１５ｑと他辺１５ｃとの間の長さを、使用波長λの１／４の長さと等しい長さである３２ｍｍより僅かに長い３６ｍｍに設定した。高周波グランド１５の接続点１５ｐとデジタルグランド１７の接続点１７ｐとを接続する導体箔２１は、幅３ｍｍ長さ６ｍｍの銅箔である。 (Experimental result of this embodiment)
This will be described with reference to FIGS. The charts shown in FIGS. 3 to 7 show the VSWR characteristics when the connection point 15p of the high-frequency ground 15 shown in FIG. 2 is moved in the + (left direction in the figure) direction or the − (right direction in the figure) direction. Yes. Similarly, X indicates a distance in which only the connection point 15p is moved left and right without moving the high-frequency ground 15. “X = 0 mm” indicates that the connection point 15p is located at the center between the intersection 15q and the other side 15c. For example, “X = + 9 mm” indicates that the connection point 15p is in the + direction (left direction) in the figure. It shows that it has moved 9mm from the center. Note that the straight line L shown in FIG. 2 is a perpendicular to the base 15a passing through the connection point 15p. Here, the resonance frequency f is set in the 2.4 GHz band. Therefore, the length between the intersection 15q and the other side 15c is slightly smaller than 32 mm which is a length equal to ¼ of the use wavelength λ. The length was set to 36 mm. The conductive foil 21 connecting the connection point 15p of the high-frequency ground 15 and the connection point 17p of the digital ground 17 is a copper foil having a width of 3 mm and a length of 6 mm.

図３乃至７から明らかなように、ＶＳＷＲ特性を観察すると、図５に示す状態が最もよい状態であることが分かる。同図に示す状態は、「Ｘ＝０ｍｍ」のとき、すなわち、接続点１５ｐを交点１５ｑと他辺１５ｃとの間の中央に配したときに、２．４〜２．５ＧＨｚの範囲でＶＳＷＲ２以下を得た。他方、図４及び６に示すように「Ｘ＝±９ｍｍ」のときは、中心周波数２．４５ＧＨｚにおいて、何れもＶＳＷＲ２以下の値を示した。さらに、図３及び７に示すように「Ｘ＝±１８ｍｍ」のときは、同じく中心周波数２．４５ＧＨｚにおいて、何れもＶＳＷＲ２以上の値を示した。 As is apparent from FIGS. 3 to 7, when the VSWR characteristic is observed, it can be seen that the state shown in FIG. 5 is the best state. The state shown in the figure is “VS = 0 mm” in the range of 2.4 to 2.5 GHz when “X = 0 mm”, that is, when the connection point 15p is arranged in the center between the intersection 15q and the other side 15c. Got. On the other hand, as shown in FIGS. 4 and 6, when “X = ± 9 mm”, the value was less than VSWR2 at the center frequency of 2.45 GHz. Further, as shown in FIGS. 3 and 7, when “X = ± 18 mm”, the value was equal to or higher than VSWR2 at the center frequency of 2.45 GHz.

上記の実験により、接続点１５ｐを交点１５ｑと他辺１５ｃとの間の中央に配したときのＶＳＷＲ特性が最も好ましく、中央から外れると特性が劣化することが分かった。さらに、この実験結果から、交点１５ｑと他辺１５ｃとの間の長さとチップアンテナ１３の共振周波数ｆ（共振波長λ）との関係を、次のように分析することができる。すなわち、上記実験では、共振周波数ｆを２．４ＧＨｚに設定したので、その共振波長がほぼ１２５ｍｍになる。したがって、１／４λがほぼ３２ｍｍとなるが、本実験においては、各部品の配置等の作用も働き、アンテナの接地端から開放端の距離を３６ｍｍとすることで最適化できた。図２に示す高周波グランド１５の底辺１５ａの、チップアンテナ１３から離れる方向の長さは３６ｍｍであるから、その長さは１／４λの長さとほぼ等しい。したがって、図２に示す高周波グランド１５の底辺１５ａの向って右端においてアンテナ電圧が最大（アンテナ電流が最小）になる。図２に示す高周波グランド１５の底辺１５ａのチップアンテナ１３から離れる方向の長さにおいて、アンテナ電圧が最大の点を外した個所に接続点１５ｐを設けたときに好ましいＶＳＷＲ特性を得られることが分かった。 From the above experiment, it was found that the VSWR characteristic when the connection point 15p is arranged at the center between the intersection 15q and the other side 15c is most preferable, and the characteristic deteriorates when the connection point 15p deviates from the center. Furthermore, from this experimental result, the relationship between the length between the intersection 15q and the other side 15c and the resonance frequency f (resonance wavelength λ) of the chip antenna 13 can be analyzed as follows. That is, in the above experiment, since the resonance frequency f is set to 2.4 GHz, the resonance wavelength is approximately 125 mm. Accordingly, 1 / 4λ is approximately 32 mm, but in this experiment, the operation of the arrangement of each component also worked, and optimization was possible by setting the distance from the grounded end of the antenna to 36 mm. Since the length of the base 15a of the high frequency ground 15 shown in FIG. 2 in the direction away from the chip antenna 13 is 36 mm, the length is substantially equal to the length of ¼λ. Therefore, the antenna voltage is maximized (antenna current is minimized) at the right end of the high-frequency ground 15 shown in FIG. It can be seen that a preferable VSWR characteristic can be obtained when the connection point 15p is provided at a position where the antenna voltage is removed from the maximum length of the base 15a of the high frequency ground 15 shown in FIG. It was.

（本実施形態の第１変形例）
図８に基づいて説明する。本変形例に係る無線バーコードリーダー３１が前述した無線バーコードリーダー１と異なるのは、デジタルグランド（第２グランド）の形状のみである。したがって、以下における構成の説明は、デジタルグランドについてのみ行い、他の構成部材についての説明は適宜省略する。 (First modification of this embodiment)
This will be described with reference to FIG. The wireless barcode reader 31 according to this modification differs from the wireless barcode reader 1 described above only in the shape of a digital ground (second ground). Therefore, the description of the configuration below will be made only for the digital ground, and the description of the other components will be omitted as appropriate.

図８に示すように、無線バーコードリーダー３１が有するリーダー本体３３は無線通信ユニット３７を、その内部に有している。無線通信ユニット３７は、高周波回路部３９と、この高周波回路部３９とは別体のデジタル回路部４１と、を備えている。高周波回路部３９は、プリント基板上に載せたチップアンテナ４３とその上にパターン形成した高周波グランド（第１グランド）４５と、を備え、共振周波数２．４５ＧＨｚ（共振波長λ）に共振するように構成してある。デジタル回路部４１は、プリント基板上にパターン形成したデジタルグランド（第２グランド）４７を備えている。デジタルグランド４７は、突起部４７ａを有している点で、本実施形態に係るデジタルグランド１７と異なっている。突起部４７ａは、そこを突き出させることにより、デジタルグランド４７を有するプリント基板の裏側に各種の部品（図示を省略）を搭載できるようにすることを主目的として形成したものである。 As shown in FIG. 8, the reader main body 33 included in the wireless barcode reader 31 has a wireless communication unit 37 therein. The wireless communication unit 37 includes a high-frequency circuit unit 39 and a digital circuit unit 41 that is separate from the high-frequency circuit unit 39. The high-frequency circuit unit 39 includes a chip antenna 43 placed on a printed circuit board and a high-frequency ground (first ground) 45 patterned thereon, and resonates at a resonance frequency of 2.45 GHz (resonance wavelength λ). It is configured. The digital circuit unit 41 includes a digital ground (second ground) 47 that is patterned on a printed circuit board. The digital ground 47 is different from the digital ground 17 according to the present embodiment in that it has a protrusion 47a. The protrusion 47a is formed mainly to allow various components (not shown) to be mounted on the back side of the printed circuit board having the digital ground 47 by protruding the protrusion 47a.

（本変形例の実験結果）
図９乃至１３から明らかなように、ＶＳＷＲ特性を観察すると、図１１に示す状態が最もよい状態であることが分かる。同図に示す状態は、「Ｘ＝０ｍｍ」のとき、すなわち、接続点４５ｐを高周波グランド４５の一辺４５ａの中央に配したときに、２．４〜２．５ＧＨｚの範囲でＶＳＷＲ２以下を得た。他方、図１０に示す「Ｘ＝＋９ｍｍ」のときは中心周波数２．４５ＧＨｚにおいて、さらに、図１２に示す「Ｘ＝−９ｍｍ」のときは中心周波数２．４５ＧＨｚにおいて、それぞれＶＳＷＲ２以下を得た。さらに、図９に示すように「Ｘ＝＋１８ｍｍ」のときは中心周波数２．４５ＧＨｚにおいてＶＳＷＲ２以上の値を示し、図１３に示すように「−１８ｍｍ」のときは同じく中心周波数２．４５ＧＨｚにおいてほぼＶＳＷＲ２以上の値を示した。 (Experimental result of this modification)
As is apparent from FIGS. 9 to 13, when the VSWR characteristic is observed, it can be seen that the state shown in FIG. 11 is the best state. In the state shown in the figure, when “X = 0 mm”, that is, when the connection point 45p is arranged at the center of one side 45a of the high-frequency ground 45, VSWR2 or less is obtained in the range of 2.4 to 2.5 GHz. . On the other hand, when “X = + 9 mm” shown in FIG. 10, VSWR 2 or less was obtained at the center frequency of 2.45 GHz, and when “X = −9 mm” shown in FIG. 12, the center frequency was 2.45 GHz. Further, as shown in FIG. 9, when “X = + 18 mm”, the value is equal to or higher than VSWR2 at the center frequency of 2.45 GHz, and when “−18 mm” as shown in FIG. 13, it is almost the same at the center frequency of 2.45 GHz. A value of VSWR2 or more was shown.

上記の実験により、接続点４５ｐを高周波グランド４５の一辺４５ａ（他辺４５ｂと４５ｃとの間の辺）の中央に配したときのＶＳＷＲ特性が最も好ましく、中央から外れると特性が劣化することが分かった。この点においては、本実施形態に係る無線バーコードリーダー１と同様であるが、本変形例に係る無線バーコードリーダー３１の方が、図１２の図表等から明らかなように、より適用範囲が広いことが分かった。したがって、本変形例においても、図８に示す高周波グランド４５の一辺４５ａのチップアンテナ４３から離れる方向の長さにおいて、アンテナ電圧が最大の点を外した個所に接続点４５ｐを設けたときに好ましいＶＳＷＲ特性を得られることが分かった。 According to the above experiment, the VSWR characteristic when the connection point 45p is arranged at the center of one side 45a of the high-frequency ground 45 (the side between the other sides 45b and 45c) is most preferable. I understood. In this respect, it is the same as the wireless barcode reader 1 according to the present embodiment, but the wireless barcode reader 31 according to the present modification has a more applicable range as is apparent from the chart of FIG. I found it wide. Therefore, also in this modification, it is preferable when the connection point 45p is provided at a position where the antenna voltage is removed from the maximum length of the side 45a of the high frequency ground 45 shown in FIG. It was found that VSWR characteristics can be obtained.

（本実施形態の第２変形例）
図１４乃至１７に基づいて説明する。第２変形例が本実施形態と異なるのは、図２に示す高周波グランド１５の形状のみである。すなわち、図１４に示す無線通信ユニット７の高周波グランドを図２に示す高周波グランドと比較すると、２点鎖線で示す三角削除エリア１５ｆを削除して、その分、三角削除エリア１５ｆと同じ形状の三角付加エリア１５ｇを付加した点が異なっている。したがって、図２に示す無線通信ユニットと共通する部分については、図２で使用した符合と同じ符合を図１４に示す無線通信ユニットに使用するとともに、その部分の説明を省略する（以下に述べる第３変形例において同じ）。上記形状を有する無線通信ユニット７において、図１４に示す角度ａを変化させて、本実施形態において行った実験と同じ条件で行ったところ、図１５乃至１７に示すＶＳＷＲ特性を得た。すなわち、角度ａを１５度、３０度及び４５度に設定したときに、中心周波数２．４５ＧＨｚにおいて、それぞれＶＳＷＲ２以下を得た。 (Second modification of this embodiment)
This will be described with reference to FIGS. The second modification differs from the present embodiment only in the shape of the high-frequency ground 15 shown in FIG. That is, when the high-frequency ground of the wireless communication unit 7 shown in FIG. 14 is compared with the high-frequency ground shown in FIG. 2, the triangle deletion area 15f indicated by the two-dot chain line is deleted, and the triangle having the same shape as the triangle deletion area 15f is correspondingly deleted. The difference is that an additional area 15g is added. Therefore, for the portions common to the wireless communication unit shown in FIG. 2, the same reference numerals as those used in FIG. 2 are used for the wireless communication unit shown in FIG. The same in the three variations). In the wireless communication unit 7 having the above-described shape, the angle a shown in FIG. 14 was changed and the experiment was performed under the same conditions as in the present embodiment. As a result, the VSWR characteristics shown in FIGS. That is, when the angle a was set to 15 degrees, 30 degrees, and 45 degrees, VSWR2 or less was obtained at the center frequency of 2.45 GHz.

（本実施形態の第３変形例）
図１８乃至２１に基づいて説明する。図１８に示す高周波グランド１５と図１４に示す高周波グランド１５とは、三角削除エリア１５ｆと三角付加エリア１５ｇの位置が上下逆である点が異なっている。図１８に示す角度ａを変化させて、本実施形態において行った実験と同じ条件で行ったところ、図１９乃至２１に示すＶＳＷＲ特性を得た。すなわち、角度ａを１５度、３０度及び４５度に設定したときに、中心周波数２．４５ＧＨｚにおいて、それぞれＶＳＷＲ２以下を得た。 (Third Modification of this Embodiment)
This will be described with reference to FIGS. The high-frequency ground 15 shown in FIG. 18 is different from the high-frequency ground 15 shown in FIG. 14 in that the positions of the triangular deletion area 15f and the triangular additional area 15g are upside down. When the angle a shown in FIG. 18 was changed and the experiment was performed under the same conditions as in the present embodiment, the VSWR characteristics shown in FIGS. 19 to 21 were obtained. That is, when the angle a was set to 15 degrees, 30 degrees, and 45 degrees, VSWR2 or less was obtained at the center frequency of 2.45 GHz.

（本実施形態の第４変形例）
図２２及び２３に基づいて説明する。第４変形例は、図１８に示す第３変形例をさらに変形させたものである。両者が異なるのは、図１８に示す高周波グランド１５の形状のみである。すなわち、図１８に示す無線通信ユニット７の高周波グランドを図２２に示す高周波グランドと比較すると、２点鎖線で示す矩形削除エリア１５ｊを削除した点が異なっている。角度ａは４５度に設定してある。したがって、図１８に示す無線通信ユニットと共通する部分については、図１８で使用した符合と同じ符合を図２２に示す無線通信ユニットに使用するとともに、その部分の説明を省略する（以下に述べる第５変形例において同じ）。上記形状を有する無線通信ユニット７において、本実施形態において行った実験と同じ条件で行ったところ、図２３に示すＶＳＷＲ特性を得た。すなわち、図２１に示す特性と比べてＶＳＷＲ２以下の帯域幅が狭くなるが、中心周波数２．４５ＧＨｚにおいて、ＶＳＷＲ２以下を得た。 (Fourth modification of the present embodiment)
This will be described with reference to FIGS. The fourth modification is a further modification of the third modification shown in FIG. The only difference between them is the shape of the high-frequency ground 15 shown in FIG. That is, the high frequency ground of the wireless communication unit 7 shown in FIG. 18 is different from the high frequency ground shown in FIG. 22 in that the rectangular deletion area 15j indicated by a two-dot chain line is deleted. The angle a is set to 45 degrees. Therefore, for the parts common to the wireless communication unit shown in FIG. 18, the same reference numerals as those used in FIG. 18 are used for the wireless communication unit shown in FIG. The same in the five variations). When the wireless communication unit 7 having the above shape was performed under the same conditions as the experiment performed in the present embodiment, the VSWR characteristics shown in FIG. 23 were obtained. That is, the bandwidth below VSWR2 is narrower than the characteristic shown in FIG. 21, but VSWR2 or below was obtained at the center frequency of 2.45 GHz.

（本実施形態の第５変形例）
図２４及び２５に基づいて説明する。第５変形例は、図２２に示す第４変形例をさらに変形させたものである。両者が異なるのは、図２２に示す高周波グランド１５と図２４に示す高周波グランド１５とは、前者から２点鎖線で示す矩形削除エリア１５ｋを削除してある点が異なっている。角度ａは４５度に設定してある。上記形状を有する無線通信ユニット７において、本実施形態において行った実験と同じ条件で行ったところ、図２５に示すＶＳＷＲ特性を得た。すなわち、図２３に示す特性と比べてＶＳＷＲ２以下の帯域幅はほぼ同じであり、中心周波数２．４５ＧＨｚにおいて、ＶＳＷＲ２以下を得た。 (Fifth modification of this embodiment)
This will be described with reference to FIGS. The fifth modification is a further modification of the fourth modification shown in FIG. 22 is different from the high frequency ground 15 shown in FIG. 24 in that the rectangular deletion area 15k indicated by a two-dot chain line is deleted from the former. The angle a is set to 45 degrees. When the wireless communication unit 7 having the above shape was performed under the same conditions as the experiment performed in the present embodiment, the VSWR characteristics shown in FIG. 25 were obtained. That is, the bandwidth below VSWR2 is almost the same as the characteristic shown in FIG. 23, and VSWR2 or below was obtained at the center frequency of 2.45 GHz.

（考察）
以上の実験結果を中心に踏まえて本発明の原理を考察すると、おそらく次に述べる通りとなる。すなわち、本実施形態における接続点１５ｐ（図２参照）及び本変形例における接続点４５ｐ（図８参照）のある位置が第１グランドである高周波グランド１５又は高周波グランド４５の一辺上においてオープン端、ショート端以外の位置に配することにより、好結果を得られたようである。オープン端では、その点においてアンテナ電圧が最大になる（また、ショート端で電流が最大となる）が、これを避けることが好結果、すなわち、輻射効率向上の要因ではないか、と思われる。とするなら、上記した接続点１５ｐや接続点４５ｐを、アンテナ電圧が最大になる点、すなわち、第１グランド上において、チップアンテナ１３又は交点１５ｑ（接地点）から使用波長λの１／４の長さと等しい長さの自然数倍の長さと等しい距離だけ離れた点上には設けないことが好結果を得るために大事であると思われる。 (Discussion)
If the principle of the present invention is considered based on the above experimental results, it will probably be as follows. That is, the position of the connection point 15p (see FIG. 2) in this embodiment and the connection point 45p (see FIG. 8) in this modification is an open end on one side of the high-frequency ground 15 or the high-frequency ground 45 that is the first ground. It seems that good results were obtained by placing it at a position other than the short end. At the open end, the antenna voltage becomes maximum at that point (and the current becomes maximum at the short end). It seems that avoiding this is a good result, that is, a factor for improving the radiation efficiency. Then, the connection point 15p or the connection point 45p is set to a point at which the antenna voltage becomes maximum, that is, on the first ground, from the chip antenna 13 or the intersection 15q (ground point) to 1/4 of the wavelength λ used. In order to obtain a good result, it is important not to provide it on a point separated by a distance equal to the length of a natural number multiple of the length equal to the length.

上記の考察を具体化すると、たとえば、交点１５ｑからλ／４の自然数倍の長さと等しい距離だけ離れた位置以外の位置、交点１５ｑからλ／８＋λ／４の自然数倍±λ／１６の長さと等しい距離の範囲内の位置、交点１５ｑからλ／８＋λ／４の自然数倍の長さと等しい距離だけ離れた位置、当該高周波グランドを画成する辺のうち、当該λ／４の自然数倍の長さと等しい長さを有する辺上の位置、交点１５ｑと他辺１５ｃの間の中央から±λ／１６の長さと等しい距離の範囲内の位置、当該第１グランドのλ／４の自然数倍の長さと等しい長さを有する辺の中央の位置、高周波グランドを画成する辺のうち、接地アンテナ（チップアンテナ）に隣接する第１の辺（ショート端の辺）および当該第１の辺と対向する第２の辺（オープン端の辺）を除いた何れかの辺上の位置、交点１５ｑと他辺１５ｃの間の中央から、前記接地アンテナの共振波長λの±１／１６と等しい距離の範囲内の位置、交点１５ｑと他辺１５ｃの間の中央の位置、に接続点１５ｐ又は接続点４５ｐを設けることにより輻射効率向上を期待することができよう。 When the above consideration is embodied, for example, a position other than a position separated from the intersection 15q by a distance equal to the length of a natural number multiple of λ / 4, a natural number multiple of λ / 8 + λ / 4 ± λ / 16 from the intersection 15q. A position within a distance equal to the length, a position separated from the intersection 15q by a distance equal to a length that is a multiple of λ / 8 + λ / 4, and a natural number of λ / 4 among the sides that define the high-frequency ground. A position on the side having a length equal to the double length, a position within a distance equal to the length of ± λ / 16 from the center between the intersection 15q and the other side 15c, and the natural of λ / 4 of the first ground Among the sides defining the high frequency ground, the first side (short end side) adjacent to the grounded antenna (chip antenna) and the first side of the side having a length equal to several times the length Excluding the second side (open end side) opposite the side A position on any side, a position within a distance equal to ± 1/16 of the resonance wavelength λ of the ground antenna, from the center between the intersection 15q and the other side 15c, and between the intersection 15q and the other side 15c. By providing the connection point 15p or the connection point 45p at the center position, it can be expected to improve the radiation efficiency.

なお、図２及び８に示すチップアンテナは高周波グランドの長さ方向に平行となるように配してあるが、図１４に示すように、長さ方向に対して垂直となるように配してもよい。図１４に示す場合も、交点（接地点）１５ｑと他辺１５ｃの間の中央の位置に接続点１５ｐを配することが、輻射効率向上のために最も好ましい。 2 and 8 are arranged so as to be parallel to the length direction of the high-frequency ground, but as shown in FIG. 14, they are arranged so as to be perpendicular to the length direction. Also good. Also in the case shown in FIG. 14, it is most preferable to arrange the connection point 15p at the center position between the intersection (grounding point) 15q and the other side 15c in order to improve the radiation efficiency.

上述した無線バーコードリーダー１及び無線バーコードリーダー３１は、本発明の適用対象の一例であって、これら以外の電子機器（通信機器）が適用対象となり得ることは言うまでもない。たとえば、携帯電話機、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｉｄ）、パーソナルコンピュータのような無線通信ユニットを内蔵するもの全てが対象となる。 The wireless barcode reader 1 and the wireless barcode reader 31 described above are examples of the application target of the present invention, and it goes without saying that other electronic devices (communication devices) can be applied. For example, mobile phones, PDAs (Personal Digital Aids), and those that incorporate a wireless communication unit such as a personal computer are targeted.

通信装置の一例であるバーコードを読み取るための無線バーコードリーダーの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the wireless barcode reader for reading the barcode which is an example of a communication apparatus. 図１に示す無線バーコードリーダーの平面図である。It is a top view of the radio | wireless barcode reader shown in FIG. 図２に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。3 is a chart showing VSWR characteristics of the wireless communication unit shown in FIG. 2. 図２に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。3 is a chart showing VSWR characteristics of the wireless communication unit shown in FIG. 2. 図２に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。3 is a chart showing VSWR characteristics of the wireless communication unit shown in FIG. 2. 図２に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。3 is a chart showing VSWR characteristics of the wireless communication unit shown in FIG. 2. 図２に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。3 is a chart showing VSWR characteristics of the wireless communication unit shown in FIG. 2. 図２に示す無線バーコードリーダーの第１変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the 1st modification of the radio | wireless barcode reader shown in FIG. 図８に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。It is a graph which shows the VSWR characteristic of the radio | wireless communication unit shown in FIG. 図８に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。It is a graph which shows the VSWR characteristic of the radio | wireless communication unit shown in FIG. 図８に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。It is a graph which shows the VSWR characteristic of the radio | wireless communication unit shown in FIG. 図８に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。It is a graph which shows the VSWR characteristic of the radio | wireless communication unit shown in FIG. 図８に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。It is a graph which shows the VSWR characteristic of the radio | wireless communication unit shown in FIG. 本実施形態の第２変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd modification of this embodiment. 図１４に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。FIG. 15 is a chart showing VSWR characteristics of the wireless communication unit shown in FIG. 14. FIG. 図１４に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。FIG. 15 is a chart showing VSWR characteristics of the wireless communication unit shown in FIG. 14. FIG. 図１４に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。FIG. 15 is a chart showing VSWR characteristics of the wireless communication unit shown in FIG. 14. FIG. 本実施形態の第３変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the 3rd modification of this embodiment. 図１８に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。It is a graph which shows the VSWR characteristic of the radio | wireless communication unit shown in FIG. 図１８に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。It is a graph which shows the VSWR characteristic of the radio | wireless communication unit shown in FIG. 図１８に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。It is a graph which shows the VSWR characteristic of the radio | wireless communication unit shown in FIG. 本実施形態の第４変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the 4th modification of this embodiment. 図２２に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。It is a chart which shows the VSWR characteristic of the radio | wireless communication unit shown in FIG. 本実施形態の第５変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the 5th modification of this embodiment. 図２４に示す無線通信ユニットのＶＳＷＲ特性を示す図表である。FIG. 25 is a chart showing VSWR characteristics of the wireless communication unit shown in FIG. 24. FIG. 従来の無線通信ユニットの平面図である。It is a top view of the conventional radio | wireless communication unit.

Explanation of symbols

１，３１無線バーコードリーダー
３，３３リーダー本体
７，３７，１０１無線通信ユニット
９，３９高周波回路部
１１，４１デジタル回路部
１３，４３，１０３チップアンテナ
１３ａ接地アンテナ
１３ｂ給電端
１３ｃ屈曲部
１３ｄ開放端
１３ｐショート線
１３ｑ接地端
１３ｒ屈曲部
１５，４５高周波グランド（第１グランド）
１７，４７デジタルグランド（第２グランド）
２１導体箔
１５ｐ，１７ｐ，４５ｐ接続点
４７ａ突起部
１０５第１グランド
１０９第２グランド
１１１チップインダクタ 1,31 Wireless bar code reader 3,33 Reader body 7, 37, 101 Wireless communication unit 9, 39 High frequency circuit unit 11, 41 Digital circuit unit 13, 43, 103 Chip antenna 13a Ground antenna 13b Feed end 13c Bending portion 13d Open End 13p Short line 13q Grounding end 13r Bending part 15, 45 High frequency ground (first ground)
17, 47 Digital ground (second ground)
21 Conductor foil 15p, 17p, 45p Connection point 47a Protrusion 105 First ground 109 Second ground 111 Chip inductor

Claims

A ground antenna configured to resonate at a resonant frequency of wavelength λ;
A high-frequency circuit connected to the ground antenna;
A high-frequency ground that functions as a ground of the high-frequency circuit and forms a pair with the ground antenna;
A digital circuit and a digital ground provided separately from the high-frequency circuit and the high-frequency ground,
The high frequency ground and the digital ground are electrically connected via a connection point of the high frequency ground,
The high frequency ground, and short end edges adjacent to the ground antenna, Yes defining the sides including the open end edge of the side facing of the short end,
The communication device characterized in that the connection point of the high-frequency ground is arranged on any of the sides defining the high-frequency ground, excluding the short end side and the open end side. .

The high-frequency ground length from the ground point of the ground antenna to the open end is set equal to a natural number times λ / 4,
The communication device according to claim 1, wherein the connection point is arranged within a range having a length equal to a length of ± λ / 16 from a center of a length from the grounding point to the open end.